C/C++函数指针与指针函数
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2020-09-01 07:06
关于指针，前面文章C语言指针详解有过介绍，这里主要讨论函数指针和指针函数。
1 什么是指针？
定义：指针是程序数据在内存中的地址，而指针变量是用来保存这些地址的变量;
上面一个 4GB 的内存可以存放 2^32 字节的数据。左侧连续的十六进制编号就是内存地址，每个内存地址对应一个字节的内存空间。而指针变量保存的就是这个编号，也即内存地址。
指针的声明：
指针其实就是一个变量，指针的声明方式与一般的变量声明类似，如下：
int *p; // 声明一个 int 类型的指针 p，该指针指向一个int类型的对象
char *p // 声明一个 char 类型的指针 p，该指针指向一个int类型的对象
int *arr[10] // 声明一个指针数组，该数组有10个元素，其中每个元素都是一个指向 int 类型对象的指针
int (*arr)[10] // 声明一个数组指针，该指针指向一个 int 类型的一维数组
int **p; // 声明一个指针 p ，该指针指向一个 int 类型的指针
声明一个指针变量并不会自动分配任何内存。在对指针进行间接访问之前，指针必须进行初始化：或是使他指向现有的内存，或者给他动态分配内存，否则我们并不知道指针指向哪儿，这个问题需要特别关注。
2 什么是函数指针？
函数指针定义：函数指针是指向函数的指针变量。因此“函数指针”本身首先应是指针变量，只不过该指针变量指向函数。这正如用指针变量可指向整型变量、字符型、数组一样，这里是指向函数。
其通用表达式为：类型说明符 (*函数名) (参数)
int (*fun)(int x) //函数指针的定义
int (*fun)(int x，int y) //函数指针的定义
函数指针在PC软件开发中使用较少，在嵌入式行业使用较多，但是无论是PC软件还是嵌入式软件，理解函数指针的定义和使用，对于理解程序设计都是很有好处的。
函数指针的赋值
函数指针和其他指针一样定义之后使用之前也是需要初始化。
函数指针有两个用途：调用函数和做函数的参数
int (*fun)(int x，int y) //函数指针的定义
fun = &Function //函数指针的赋值方式1
fun = Function //函数指针的赋值方式2
x = (*fun)() //函数指针的调用方式1
x = fun() //函数指针的调用方式2
函数赋值的时候取地址运算符&不是必需的，因为一个函数标识符就表示了它的地址，并且赋值的时候函数不需要带圆括号；
如果是函数调用，还必须包含一个圆括号括起来的参数表。
函数指针的用法
我们使用指针的时候，需要通过钥匙 * 来取其指向的内存里面的值，函数指针使用也如此。通过用(*pf)取出存在这个地址上的函数，然后调用它。
char* fun(char* p1,char* p2)
{
int i = 0;
i = strcmp(p1,p2);
if(0 == i)
{
return p1;
}
else
{
return p2;
}
}
int main()
{
char * (*pf)(char* p1,char* p2);
pf = &fun;
(*pf)("aa","bb");
return 0;
}
这里需要注意到是，在Visual C++6.0里，给函数指针赋值时，可以用&fun或直接用函数名fun。这是因为函数名被编译之后其实就是一个地址，所以这里两种用法没有本质的差别。
用法延申
当我们不满足于函数指针上面如此简单的用法时，这时候需要一个高级用法来扩展我们对于函数指针的认知边界。
感兴趣的同学可以看看下面这个用法，并尝试理解该表达式是如何使用的函数指针。
(* (void(*)()) 0)(); //出自《C Trap and Pitfalls》这本经典的书
答案如下： ``
第一步：通过 void(*) ()，可以明白这是一个函数指针类型。这个函数没有参数，没有返回值。第二步：通过 (void(*) ())0，可以明白这是将0强制转换为函数指针类型，0是一个地址，也就是说一个函数存在首地址为0的一段区域内。第三步：通过 (*(void(*) ())0)，可以明白这是取0地址开始的一段内存里面的内容。第四步：最终理解 (*(void(*) ())0)()，这是函数调用。
让程序跳转到绝对地址为0x0113F90C
方法一：
将 0x0113F90C地址强制转换为函数指针类型,即:(void (*)())0x0113F90C然后调用： ((void (*)())0x0113F90C)()
方法二：
typedef (void (*)()) VoidFuncPtr;
((VoidFuncPtr)0x0113F90C)();
面试题：指出程序的错误
#include
void main(void)
{
int max(x,y);
int *p=max;
int a,b,c,d;
scanf("%d %d %d",a,b,c);
d=p(p(a,b),c);
printf("d:%d\n",d);
return;
}
int max(int a,int y)
{
return(x > y ？x:y);
}
答案：
int max(x ,y)；函数声明错误，改为：int max(int x,int y)；
解析：max函数声明只是写出了函数的形参的名称，这对参数的类型来说是毫无意义的，编译器会把x和y当做数据类型来看，编译时会出错，max的调用肯定也会出错。
int *p=max；指针定义错误，改为：int (*p)(int ,int)=max；
解析：函数的指针是不能直接赋值给int型指针.
scanf("%d %d %d",a,b,c)；库函数使用错误，改为scanf("%d %d%d",&a,&b,&c)；
解析：库函数使用错误,第二部分应该是接收数据的地址，这里却写成了变量。
d=p(p(a,b),c)；函数指针调用函数错误，改为d=(*p)((*p)(a,b),c)；`
解析：用函数指针调用函数的格式如下：（【*】【函数指针名称】）（【参数列表】）；不能直接用函数指针加上参数就直接调用
3 什么是指针函数？
指针函数定义：指针函数的落脚点是一个函数，这个函数的返回值是一个指针，与普通函数int function(int，int)类似，只是返回的数据类型不一样而已。
_type_ *function(int, int) //返回的是指针地址
int function(int，int) //返回的是int型数据。
int *fun(int x) //指针函数的定义
int * fun(int x,int y) //指针函数的定义
int* fun(int x,int y) //指针函数的定义
以上三种写法均正确，但是*靠近返回值一点更容易理解。
指针函数的调用
在调用指针函数时，需要一个同类型的指针来接收其函数的返回值。
typedef struct _Data{
int a;
int b;
}Data;
//指针函数
Data* f(int a,int b){
Data * data = new Data;
data->a = a;
data->b = b;
return data;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
//调用指针函数
Data * myData = f(4,5);
qDebug() << "f(4,5) = " << myData->a << myData->b;
return a.exec();
}
不过也可以将其返回值定义为 void* 类型，在调用的时候强制转换返回值为自己想要的类型。
其输出结果是一样的，不过不建议这么使用，因为强制转换可能会带来风险。返回类型可以是任何基本类型和复合类型。返回指针的函数的用途十分广泛。
事实上，每一个函数，即使它不带有返回某种类型的指针，它本身都有一个入口地址，该地址相当于一个指针。
比如函数返回一个整型值，实际上也相当于返回一个指针变量的值，不过这时的变量是函数本身而已，而整个函数相当于一个“变量”。
4 函数指针与指针函数区别
通过以上的介绍，小伙伴应该都能理解二者的定义。那么简单的总结下二者的区别：
1. 定义不同
指针函数本质是一个函数，其返回值为指针。 函数指针本质是一个指针，其指向一个函数。
2. 写法不同
指针函数： int* fun(int x,int y);函数指针： int (*fun)(int x,int y);
可以简单粗暴的理解为，指针函数的*是属于数据类型的，而函数指针的星号是属于函数名的。
再简单一点，可以这样辨别两者：函数名带括号的就是函数指针，否则就是指针函数。
3. 用法不同
上面函数指针和指针函数的用法都有，但是函数指针的用法会更多，相对而言难度也更大，例如函数指针与回调函数，如果是C++非静态成员函数指针，其用法也会有一些区别，感兴趣的同学可以关注后续推文或自行查阅相关书籍。
总而言之，这两个东西很容易搞混淆，一定要深入理解其两者定义和区别，避免犯错。